Episode 3
Dieser Meditrick ist Teil der Immun-Saga. Jeder Teil ist unabhängig verständlich, aber zusätzlich als Episode in die Saga eingebettet. Die Geschichte der Saga spiegelt den Ablauf einer Infektion wieder. Springe zur Beschreibung dieser Episode.
Die Saga beinhaltet 35 Meditricks, die aufeinander aufbauen. Erfahre mehr über die Immunologie auf Meditricks. Dort findest Du auch Sanas Logbuch, den Hintergrund, das Charakterlexikon und Abkürzungsverzeichnis sowie Bonusmaterialien.
Grundlagen
Unser Körper hat Muster-Erkennungs-Rezeptoren (MERs), um das Fremde abzuwehren (Entzündung)
Einwohner und Krieger Somas nutzen MER-Bots, um Eindringlinge aufzuspüren und anzugreifen.
Körperfremde Strukturen kann unser Körper durch ihre biochemischen Muster erkennen (Abb. 497). Ebenso weiß er, ob körpereigene Strukturen in einem bestimmten Kompartiment vorkommen sollten oder nicht. Hierzu gebraucht er MERs. MERs leiten dann in Form einer Entzündungsreaktion die Immunabwehr ein.
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Grundlagen
Entzündungssignale: bspw. bakterielle LPS oder virale RNA
MER-Bots erkennen: Lippen-Sachertorte der Späherin und viraler Code
Bestandteile von Erregern sind abgrenzbar von den Mustern unserer eigenen Zellen (MER-Bots finden im Bild verschiedene Hinweise auf die Präsenz der Späherin bzw. ihrer Virus-Drohnen).
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Grundlagen
Entzündungssignale sind auch Moleküle wie ATP, die sonst nicht im EZR vorkommen
MER-Bot alarmiert durch Batterien, die nur ins Haus gehören
Das Vorkommen von Moleküle wie ATP im Extrazellulärraum (EZR) kann Hinweis auf eine Zellschädigung sein (Späherin hat das Haus beschädigt, dadurch sind ein paar ATP-Batterien, Somas Energiespeicher, nach außen gelangt – ein MER-Bot schlägt Alarm).
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Vier Hauptgruppen der MERs
Gruppe 1: Lösliche MERs wie AMPs bspw. Defensine
Frei patrouillierende MER-Bots: AMPel-Proide mit defensivem Schild
Man kann vier Hauptgruppen der Muster-Erkennungs-Rezeptoren unterscheiden (Abb. 496), sie koordinieren die Sofortreaktion des angeborenen Immunsystems.
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Vier Hauptgruppen der MERs
Gruppe 1: Komplementsystem wie C1q
Komplement-Proide, eine Qualle
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Vier Hauptgruppen der MERs
Gruppe 1: Akute-Phase-Proteine wie CRP
Akku-Phase-Proide mit CRP-Bombe
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Vier Hauptgruppen der MERs
Gruppe 2: Membrangebundene MERs von Phagozyten
Kabelgebundene MER-Bots sind befestigt am Mech
Bei Gruppe 2 der vier Hauptgruppen der Muster-Erkennungs-Rezeptoren handelt es sich um membrangebundene MERs von Zellen, beispielsweise von Phagozyten.
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Vier Hauptgruppen der MERs
Gruppe 3: Membrangebundene Signalrezeptoren zur Koordination der Immunreaktion
Kabelgebundene MER-Bots mit Sonde als Signalempfänger
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Vier Hauptgruppen der MERs
Gruppe 3: Empfängt Zytokine (Zellkommunikation) wie C5a
MER-Bots erkennt Zebra-Fisch-Bot mit Antenne
Es handelt sich um Zytokinrezeptoren. C5a ist ein Chemokin.
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Vier Hauptgruppen der MERs
Gruppe 4: Zytosolische MERs
MER-Bots im Zellhaus
In dieser Episode geht es um die Gruppen 2 bis 4. Die erste Gruppe, die extrazellulär vorkommenden, löslichen MERs, haben wir in den ersten zwei Bildern der Immun-Saga behandelt.
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Vier Hauptgruppen der MERs
Was ist mit den Darmbakterien?
Dino schaut fragend im Hintergrund
Darmbakterien teilen die über die Evolution konservierten Muster ihrer pathogenen Kollegen. Warum greift unser Immunsystem sie nicht an? Wie überleben sie in einem Umfeld mit hohen Konzentrationen an AMPs wie der Haut oder des Darms? Tatsächlich haben Darmbakterien teilweise eine Resistenz gegenüber den AMPs. AMPs werden zu Hauf in den Darm sezerniert, verursachen aber keine substantiellen Schäden unter den prinzipiell erwünschten Bakterien. Die Darmbakterien produzieren selbst Substanzen, die anderen Bakterien das Leben schwer machen. So gibt es auch Hinweise, dass Störungen der AMPs, wie genetische Defekte, an Erkrankungen beteiligt sind, bspw. die Psoriasis oder Atopische Dermatitis im Falle der Haut oder Morbus Crohn im Falle des Darms. Siehe Das mukosale Immunsystem.
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Rezeptoren von Phagozyten
Angeborene Phagozyten besitzen MERs: Makrophagen, Granulozyten und dendritische Zellen
Widerstands-Krieger: Mech, Guerilla-Krieger und britischer Zubringer
Drei Spezies angeborener Phagozyten nutzen Muster-Erkennungs-Rezeptoren, um Erreger zu erkennen: Erstens die wichtigste Phagozytenpopulation, die Makrophagen (Mech); zweitens die neutrophilen Granulozyten (Guerilla wie Granulozyt) und drittens die dendritischen Zellen (DZ, britische Zubringer).
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Rezeptoren von Phagozyten
MERs-Kontakt mit Erreger löst deren Phagozytose aus – das gebildete Vesikel nennt man Phagosom
MER-Bot erkennt Späherin, Mech fängt Erreger mit Fang-Sohn
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Rezeptoren von Phagozyten
C-Typ-Lektinrezeptoren wie Dectin-1 und MR binden Kohlenhydrate von Erregern wie Mannose
Zebra-Leck-Zungen-Decke vom MR-MER-Bot entdeckt „Manno!“-Zucker der Späherin
Zu den MERs von Phagozyten zählen Dectin-1 (Decke) und der Mannoserezeptor (MR, MR-MER-Bot). Dectin-1 und MR zählen zur Typ-C-Lektin-Familie (Decke im Zebra-Look mit Leck-Zunge für Typ-C-Lektin). Sie erkennen Kohlenhydrate von Erregeroberflächen wie Mannose (entdeckter „Manno!“-Zucker), s. Abb. 500.
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Rezeptoren von Phagozyten
Scavenger-Rezeptoren erkennen Bestandteile bakterieller Zellwände
Scheren-Wender-MER-Bot schneidet Teil der Rüstung der Späherin zur Analyse heraus
Scavenger-Rezeptoren erkennen Bestandteile bakterieller Zellwände wie Proteine oder Fettsäuren (hier die Rüstung für die Zellwand). Sie leiten die Phagozytose ein und führen zu einer proinflammatorischen Signalgebung über Zytokine, fördern also die Entzündungsreaktion.
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) dienen der Erreger-Erkennung und effektiveren Abtötung
Geh-Proide (mit sieben Beinen) dient der Eindringlings-Erkennung
Seine sieben Beine erinnern an die sieben transmembranären Domänen der GPCRs. GPCRs dienen außerdem der effektiveren Abtötung der erkannten Erreger.
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
GPCRs dienen der Chemotaxis zu Erregern hin
Geh-Proide hat leuchtendes Wegweiser-Dreieck
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
2 GPCRs aktivieren eine membrangebundene NADPH-Oxidase
Geh-Proide mit Sauerstoffflasche mit Nadel-Puppe drauf
Die NADPH-Oxidase (auch Phagozytenoxidase) produziert reaktive Sauerstoffspezies (ROS) im Phagolysosom. Diese töten Erreger ab.
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
GPCR: fMLF erkennt Peptidmotive
Geh-Proide: Frühlings-Müll-Elf-Bot erkennt Perlen-Kette
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
GPCR: C5a-Rezeptor erkennt kl. Komplement-Fragment C5a
Geh-Proide: Korallen-Sonde für Zebra-Fisch-Antennen-Proid
Die Späherin wurde bereits durch einen Kompliment-Proiden markiert – den Zebra-Fisch-Proiden mit Antenne, für diesen besitzt der Geh-Proide eine Sonde (passend in Korallenform): Der C5a-Rezeptor erkennt C5a (Zebra-Fisch-Antennen-Proide), dies sind kleine Komplement-Fragmente, sie entstehen beim klassischen und Lektinweg des Komplementsystems.
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Toll-like-Rezeptoren TLR
Toll-like-Rezeptoren (TLR)
Troll-ähnliche MER-Bots
TLR dienen bspw. der Abwehr von Infektion der Epithelzellen der Lunge durch Influenzaviren (Virus-Drohnen erinnern an schematische Darstellungen des Influenza-Virus). Übersicht s. Abb. 498.
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Toll-like-Rezeptoren TLR
TLR verstärken Entzündung
Troll-ähnliche MER-Bots aktivieren Feuermelder
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Toll-like-Rezeptoren TLR
TLR verstärken Produktion antimikrobieller/-viraler Stoffe
Troll-ähnliche MER-Bots hetzen AMPel-Proide auf Virus-Drohne
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Toll-like-Rezeptoren TLR
Viele Zellen haben TLR auf Membranen: Bindungsstelle zeigt zum EZR oder ins endosomale Lumen
Troll-ähnliche MER-Bots vor dem Haus oder in Küche
Diverse Zellen exprimieren Toll-like-Rezeptoren. Hierzu zählen Makrophagen, dendritische Zellen, B-Zellen, Stromazellen und bestimmte Epithelzellen.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in der Zellmembran
TLR-4 erkennt bakterielle Lipopolysaccharide und dimerisiert
Troll-Bots als Stühle (4 Stuhlbeine) erkennen Lippen-Sachertorte
Wie so oft ist das aber noch komplizierter. TLR-4 ist mit am besten untersucht. Zwei TLR-4 (-Moleküle) dimerisieren, sprich sie rücken zusammen (zwei Troll-Bots rücken zusammen). Dies setzt eine intrazelluläre Signalkaskade in Gang.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in der Zellmembran
TLR-5 erkennt Flagellin der bakteriellen Geißeln
Troll-Fisch-Bot erkennt Peitschen-Stücke der Späherin
Bakterielle, prokaryotische Geißeln unterscheiden sich von eukaryotischen Geißeln der Protozoen. Sie bestehen aus Flagellin und sind nicht von der Zellmembran umgeben. TLR-5 erkennt Flagellin.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in der Zellmembran
Flagelle durch Enzym AprA in Flagellin zerlegt → TLR-5
April-Piranha-Bot, zerstückelt Peitsche → Troll-Fisch
Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa entgeht der Erkennung seiner Flagellen durch TLR-5, indem es AprA hemmt.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in zytoplasmatischen Membranen
TLR-3, -7, -8 und -9 befinden sich in Membranen des vesikulären Systems von Zellen
Trolle 3, 7,/8 und 9 in getrenntem Kompartiment im Haus (Küche)
Intrazelluläre Vesikel wie die Endosomen oder das endoplasmatische Retikulum haben Membranen und sind in der Zelle lokalisiert. In diesen intrazellulären Membranen des sogenannten vesikulären Systems wurden die Toll-like-Rezeptoren 3, 7, 8 und 9 nachgewiesen.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in zytoplasmatischen Membranen
TLR-3 erkennt dsRNA
Russischer 3-Bein-Troll-Bot erkennt Doppel-Virus-Code
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in zytoplasmatischen Membranen
TLR-7 und TLR-8 erkennen ssRNA
Russischer Sieb(7)-Brille(8)-Troll-Bot erkennt Einfach-Virus-Code
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in zytoplasmatischen Membranen
TLR-9 erkennt Doppelstrang-DNA von Viren oder von Bakterien in Vesikeln
Dänischer 9er-Kegel-Troll-Bot erkennt Doppel-Code der Virus-Drohne und der Späherin
Bakterien reproduzieren sich durch Teilung, Viren dagegen nutzen unseren Zellapparat – die virale Erbinformation ist daher zwischenzeitlich im Zytoplasma detektierbar. Virale DNA wird von TLR-9 erkannt. Werden Bakterien jedoch abgetötet und zerlegt, ist auch die bakterielle DNA in Vesikeln frei detektierbar – auch sie wird hier von TLR-9 erkannt.
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Weitere Rezeptoren > NLR und NLRP
NOD-like-Rezeptoren (NLR) erkennen bakterielle Zellwandbestandteile (Murein) im Inneren der Zelle
Not-Licht-MER-Bot erkennt Rüstungsteil der Späherin
NOD steht für Nucleotide-binding oligomerization domain. NOD-like-Rezeptoren verstärken die Entzündungsreaktion und leiten den Zelltod (Apoptose) ein. Sie erkennen Murein (Peptidoglykan) bakterieller Zellwände (Murein-Muster ziert entdecktes Rüstungsteil der Späherin).
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Weitere Rezeptoren > NLR und NLRP
NLRP-Proteine erkennen zelluläre Schäden und zellulären Stress und leiten die Apoptose ein
Not-Licht-Power-Proide erkennt Loch im Haus; droht, Haus zu sprengen
Eine Subgruppe von NOD-like-Rezeptoren sind die NLRP-Proteine (Not-Licht-Power-Proide). NLRP-Proteine erkennen zelluläre Schäden und zellulären Stress und leiten die Apoptose, in Form der Pyroptose – dem Feuertod, ein (seine Zündungen brennen und drohen, das Haus im Feuertod zu vernichten).
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Weitere Rezeptoren > RIG-1 & MDA-5
MDA-5 erkennt virale Doppelstrang-RNA (wie TLR-3)
Rikscha-1 und MeDusA-Fisch streitet mit Troll-Bot-3 um Doppel-Code
MDA-5 wird auch Helicard genannt, es ähnelt RIG-I und erkennt virale Doppelstrang-RNA (dsRNA; MeDusA-Fisch-MER-Bot, der mit dem russischen 3-Bein-Troll um die Doppelstrang-Botschaft kämpft). MDA-5 kurbelt die Produktion von Interferon-alpha an. Siehe Abb. 499.
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Weitere Rezeptoren > RIG-1 & MDA-5
RIG-I erkennt virale Einfachstrang-RNA (wie TLR-7 und -8)
Rikscha-1 streitet mit Troll-Bot-7/8 um Einfach-Geheimcode
RIG-I kann körpereigene und virale Einfachstrang-RNA unterscheiden (RIG-I wie Einfachstrang-RNA; Rikscha-Proide kämpft mit dem russischen 7-Sieb-8ter-Brille-Troll um Einfachstrang-RNA). RIG-I kurbelt die Produktion von Interferon-alpha an. Siehe Abb. 499.
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Weitere Rezeptoren > RIG-1 & MDA-5
Zytoplasmatische DNA wird durch STING erkannt und stimuliert die Interferon-alpha-Expression
Skorpion mit Stachel (engl. sting) findet DNA-Info aus Truhe und treibt Interferenz-Sohn-Alpaka
Zelluläre DNA befindet sich physiologisch nur im Zellkern (Schatztruhe). DNA von Viren, Bakterien und Protozoen kann auch im Cytoplasma vorkommen. Ein cytoplasmatischer DNA-Erkennungs-Rezeptor ist STING (Stimulator von Interferon Genen, STING; der Stachel-Roboter, ein Skorpion: engl. sting = Stachel). STING stimuliert die Expression des Zytokins Interferon-alpha (IFNɑ). Dies hilft schlussendlich, infizierte Zellen zu eliminieren. Angetreiben durch den STING-Bot schickt der Interferenz-Sohn, der ein Alpaka (Interferon-Alpha) ist, eines der Zyto-Kinder (Zytokine) los, um den Widerstand zu benachrichtigen. Dieser soll das Zellhaus so schnell wie möglich dem Erdboden gleich machen. Seine Flugspur erinnert an Interferenz-Wellen, für Interferon.
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/
Quint
Basis
Expert
Beschreibung
Markierte
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Für unsere Geshichte, die Immun-Saga, befinden wir uns weiterhin ganz am Anfang einer Infektion. Muster-Erkrennungs-Rezeptoren spielen jedoch für den gesamten Zeitraum einer Infektion eine Rolle. Sie können aktiviert werden, solange ihre Zielstrukturen (etwa von Erregern) vorhanden sind. Wichtiger sind sie jedoch am Anfang, wenn es die Erreger (hier die Eindringlinge) zu entdecken gilt. Dann hilft ihre Aktivierung, alle möglichen Prozesse zu verstärken. Dies betrifft etwa die Antigen-Präsentation durch dendritische Zellen oder die Phagozytose durch Makrophagen. Aber auch B-Zellen können durch MERs stimuliert werden, wie wir etwa in Episode 20 zur Aktivierung der B-Zellen erfahren.
Meditricks Schaubild angepasste Vorlage Zelluläre Vorkommen von Muster-Erkennungs-Rezeptoren (MERs), “Innate Immune System: Cellular Locations of Pattern Recognition Receptors“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
Meditricks Schaubild Erkennung von Pathogen-assoziierten Molekularen Mustern PAMPs (Viren, Pilze, Protozoa), angepasste Vorlage “Recognition of Pathogen-Associated Molecular Patterns (Virus, Fungi, Protozoa)“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
Meditricks Schaubild Erkennung von Pathogen-assoziierten molekularen Mustern PAMPs (Bakterien), angepasste Vorlage “Recognition of Pathogen-Associated Molecular Patterns (Bacteria)“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
Meditricks Schaubild RIG-I und MDA-5 erkennen virale RNA im Zytosol, angepasste Vorlage “RIG-I and MDA-5 Detect Cytosolic Viral RNAs“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
Meditricks Schaubild Erkennung von Pilzen und bakteriellen Pathogenen durch C-Typ-Lektinrezeptoren, angepasste Vorlage “Recognition of Fungal and Bacterial Pathogens by C-Type Lectin Receptors“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
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https://www.meditricks.de/wp-content/plugins/meditricks-mt-quiz/include/
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Was ist Ankizin?
Ankizin ist ein Projekt der AG Medizinische-Ausbildung bvmd e.V.
Es ist das größte non-profit, studentisch organisierte Anki-Projekt im deutschsprachigen Raum.
Ziel ist die Umsetzung des gesamten notwendigen Wissens für alle medizinischen Staatsexamina.
In freundlicher Kooperation bieten wir im Ankizin-Deck passgenau unsere Merkhilfen in den jeweiligen Anki-Karten an. Die so verknüpften Fragen kannst Du mit freundlicher Genehmigung der bvmd auch hier als Quiz ansehen.
Du findest alle Inhalte auch im Ankizin-Deck in Anki.
Es ist das größte non-profit, studentisch organisierte Anki-Projekt im deutschsprachigen Raum.
Ziel ist die Umsetzung des gesamten notwendigen Wissens für alle medizinischen Staatsexamina.
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Grundlagen
Einwohner und Krieger Somas nutzen MER-Bots, um Eindringlinge aufzuspüren und anzugreifen.
Körperfremde Strukturen kann unser Körper durch ihre biochemischen Muster erkennen ([[Abb. 4973]]). Ebenso weiß er, ob körpereigene Strukturen in einem bestimmten Kompartiment vorkommen sollten oder nicht. Hierzu gebraucht er MERs. MERs leiten dann in Form einer Entzündungsreaktion die Immunabwehr ein.
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Grundlagen
MER-Bots erkennen: Lippen-Sachertorte der Späherin und viraler Code
Bestandteile von Erregern sind abgrenzbar von den Mustern unserer eigenen Zellen (MER-Bots finden im Bild verschiedene Hinweise auf die Präsenz der Späherin bzw. ihrer Virus-Drohnen).
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Extra Info / Trivia
Muster-Erkennungs-Rezeptoren reagieren auf evolutionär hoch konservierte molekulare Muster von Erregern. Dh. sie erkennen Erreger-Strukturen, die sich im Laufe der Evolution entwickelt haben und schon ewig überdauern und keinen regelmäßigen Veränderungen unterliegen – entsprechend können sie gut durch unser Immunsystem erkannt werden.
MERs sind unspezifisch und unveränderbar, dh. nicht besonders flexibel. Dafür vermitteln sie jedoch Reaktionen der angeborenen Immunität, die sofort verfügbar sind. Was bedeutet das genauer? MERs sind unspezifisch, da sie bspw. gegen alle LPS reagieren – Antikörper dagegen passen gezielt und mit hoher Bindungsstärke auf ein spezifisches Antigen einer bestimmten Bakteriengattung. MERs sind unveränderbar, da ihre Gene keiner Anpassung unterliegen. Antikörper werden bei erneuter Antigen-Exposition ggf. sogar noch spezifischer selektiert; Die Abwehr durch Antikörper durch die adaptive Immunität braucht jedoch ca. 1 Woche bis zur effektiven Bekämpfung von Eindringlingen bzw. bevor sie auch die angeborene Abwehr unterstützen – während die MERs das Immunsystem sofort aktivieren und koordinieren.
Muster-Erkennungs-Rezeptoren reagieren auf evolutionär hoch konservierte molekulare Muster von Erregern. Dh. sie erkennen Erreger-Strukturen, die sich im Laufe der Evolution entwickelt haben und schon ewig überdauern und keinen regelmäßigen Veränderungen unterliegen – entsprechend können sie gut durch unser Immunsystem erkannt werden.
MERs sind unspezifisch und unveränderbar, dh. nicht besonders flexibel. Dafür vermitteln sie jedoch Reaktionen der angeborenen Immunität, die sofort verfügbar sind. Was bedeutet das genauer? MERs sind unspezifisch, da sie bspw. gegen alle LPS reagieren – Antikörper dagegen passen gezielt und mit hoher Bindungsstärke auf ein spezifisches Antigen einer bestimmten Bakteriengattung. MERs sind unveränderbar, da ihre Gene keiner Anpassung unterliegen. Antikörper werden bei erneuter Antigen-Exposition ggf. sogar noch spezifischer selektiert; Die Abwehr durch Antikörper durch die adaptive Immunität braucht jedoch ca. 1 Woche bis zur effektiven Bekämpfung von Eindringlingen bzw. bevor sie auch die angeborene Abwehr unterstützen – während die MERs das Immunsystem sofort aktivieren und koordinieren.
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Grundlagen
MER-Bot alarmiert durch Batterien, die nur ins Haus gehören
Das Vorkommen von Moleküle wie ATP im Extrazellulärraum (EZR) kann Hinweis auf eine Zellschädigung sein (Späherin hat das Haus beschädigt, dadurch sind ein paar ATP-Batterien, Somas Energiespeicher, nach außen gelangt – ein MER-Bot schlägt Alarm).
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Extra Info / Trivia
Im angloamerikanischen Raum spricht man hier von PAMPs, Pathogen-assoziierten molekularen Mustern, bzw. MAMPs: Mikroben-assoziierten molekularen Mustern. Im Falle von Zellschäden spricht man von DAMPs: Damage- also Schaden-assoziierten molekularen Mustern. DAMPs werden auch Alarmine genannt.
Im angloamerikanischen Raum spricht man hier von PAMPs, Pathogen-assoziierten molekularen Mustern, bzw. MAMPs: Mikroben-assoziierten molekularen Mustern. Im Falle von Zellschäden spricht man von DAMPs: Damage- also Schaden-assoziierten molekularen Mustern. DAMPs werden auch Alarmine genannt.
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Vier Hauptgruppen der MERs
Frei patrouillierende MER-Bots: AMPel-Proide mit defensivem Schild
Man kann vier Hauptgruppen der Muster-Erkennungs-Rezeptoren unterscheiden ([[Abb. 4962]]), sie koordinieren die Sofortreaktion des angeborenen Immunsystems.
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Vier Hauptgruppen der MERs
Komplement-Proide, eine Qualle
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Vier Hauptgruppen der MERs
Akku-Phase-Proide mit CRP-Bombe
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Vier Hauptgruppen der MERs
Kabelgebundene MER-Bots sind befestigt am Mech
Bei Gruppe 2 der vier Hauptgruppen der Muster-Erkennungs-Rezeptoren handelt es sich um membrangebundene MERs von Zellen, beispielsweise von Phagozyten.
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Vier Hauptgruppen der MERs
Kabelgebundene MER-Bots mit Sonde als Signalempfänger
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Vier Hauptgruppen der MERs
MER-Bots erkennt Zebra-Fisch-Bot mit Antenne
Es handelt sich um Zytokinrezeptoren. C5a ist ein Chemokin.
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Vier Hauptgruppen der MERs
MER-Bots im Zellhaus
In dieser Episode geht es um die Gruppen 2 bis 4. Die erste Gruppe, die extrazellulär vorkommenden, löslichen MERs, haben wir in den ersten zwei Bildern der Immun-Saga behandelt.
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Vier Hauptgruppen der MERs
Dino schaut fragend im Hintergrund
Darmbakterien teilen die über die Evolution konservierten Muster ihrer pathogenen Kollegen. Warum greift unser Immunsystem sie nicht an? Wie überleben sie in einem Umfeld mit hohen Konzentrationen an AMPs wie der Haut oder des Darms? Tatsächlich haben Darmbakterien teilweise eine Resistenz gegenüber den AMPs. AMPs werden zu Hauf in den Darm sezerniert, verursachen aber keine substantiellen Schäden unter den prinzipiell erwünschten Bakterien. Die Darmbakterien produzieren selbst Substanzen, die anderen Bakterien das Leben schwer machen. So gibt es auch Hinweise, dass Störungen der AMPs, wie genetische Defekte, an Erkrankungen beteiligt sind, bspw. die Psoriasis oder Atopische Dermatitis im Falle der Haut oder Morbus Crohn im Falle des Darms. Siehe Das mukosale Immunsystem.
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Rezeptoren von Phagozyten
Widerstands-Krieger: Mech, Guerilla-Krieger und britischer Zubringer
Drei Spezies angeborener Phagozyten nutzen Muster-Erkennungs-Rezeptoren, um Erreger zu erkennen: Erstens die wichtigste Phagozytenpopulation, die Makrophagen (Mech); zweitens die neutrophilen Granulozyten (Guerilla wie Granulozyt) und drittens die dendritischen Zellen (DZ, britische Zubringer).
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Rezeptoren von Phagozyten
MER-Bot erkennt Späherin, Mech fängt Erreger mit Fang-Sohn
Basiswissen
Extra Info / Trivia
Makropinozytose ist ein weiterer Prozess: Hier wird Flüssigkeit und die darin gelösten Substanzen aus dem Umgebungsmedium einer Zelle in diese aufgenommen. Die aufgenommenen Vesikel heißen Makropinosom, s. Episode 10 Makrophagen und dendritische Zellen.
Das Phagosom fusioniert als nächstes mit Lysosomen. Man spricht nun vom Phagolysosom. Dieses enthält nun lysosomale Enzyme, antimikrobielle Peptide und wird angesäuert. Der Erreger wird getötet. Erreger Fragmente können dann der Antigen-Präsentation zugeführt werden, hieran sind die MHC-Moleküle beteiligt.
Makropinozytose ist ein weiterer Prozess: Hier wird Flüssigkeit und die darin gelösten Substanzen aus dem Umgebungsmedium einer Zelle in diese aufgenommen. Die aufgenommenen Vesikel heißen Makropinosom, s. Episode 10 Makrophagen und dendritische Zellen.
Das Phagosom fusioniert als nächstes mit Lysosomen. Man spricht nun vom Phagolysosom. Dieses enthält nun lysosomale Enzyme, antimikrobielle Peptide und wird angesäuert. Der Erreger wird getötet. Erreger Fragmente können dann der Antigen-Präsentation zugeführt werden, hieran sind die MHC-Moleküle beteiligt.
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Rezeptoren von Phagozyten
Zebra-Leck-Zungen-Decke vom MR-MER-Bot entdeckt „Manno!“-Zucker der Späherin
Zu den MERs von Phagozyten zählen Dectin-1 (Decke) und der Mannoserezeptor (MR, MR-MER-Bot). Dectin-1 und MR zählen zur Typ-C-Lektin-Familie (Decke im Zebra-Look mit Leck-Zunge für Typ-C-Lektin). Sie erkennen Kohlenhydrate von Erregeroberflächen wie Mannose (entdeckter „Manno!“-Zucker), s. [[Abb. 5006]].
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Extra Info / Trivia
Defekte dieser Rezeptoren führen bspw. zur Besiedlung mit und Erkrankung an bestimmten Erregerklassen. Dectin1-Defekte oder -Mangel stehen in Zusammenhang mit wiederholten mukokutanen Pilzinfektionen bei Frauen.
In Episode 2 zum Komplementsystem sind wir schon dem Mannose-bindenden Lektin (MBL) begegnet. Dies ist mit dem Mannoserezeptor (MR) verwandt, jedoch nicht gleichzusetzen. Der Mannoserezeptor findet sich auf Makrophagen, MBL flottiert dagegen im Plasma.
Dectin-1 kommt wie viele der Rezeptoren hier nicht allein nur bei Makrophagen vor sondern auch bei natürlichen Killerzellen.
Defekte dieser Rezeptoren führen bspw. zur Besiedlung mit und Erkrankung an bestimmten Erregerklassen. Dectin1-Defekte oder -Mangel stehen in Zusammenhang mit wiederholten mukokutanen Pilzinfektionen bei Frauen.
In Episode 2 zum Komplementsystem sind wir schon dem Mannose-bindenden Lektin (MBL) begegnet. Dies ist mit dem Mannoserezeptor (MR) verwandt, jedoch nicht gleichzusetzen. Der Mannoserezeptor findet sich auf Makrophagen, MBL flottiert dagegen im Plasma.
Dectin-1 kommt wie viele der Rezeptoren hier nicht allein nur bei Makrophagen vor sondern auch bei natürlichen Killerzellen.
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Rezeptoren von Phagozyten
Scheren-Wender-MER-Bot schneidet Teil der Rüstung der Späherin zur Analyse heraus
Scavenger-Rezeptoren erkennen Bestandteile bakterieller Zellwände wie Proteine oder Fettsäuren (hier die Rüstung für die Zellwand). Sie leiten die Phagozytose ein und führen zu einer proinflammatorischen Signalgebung über Zytokine, fördern also die Entzündungsreaktion.
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
Geh-Proide (mit sieben Beinen) dient der Eindringlings-Erkennung
Seine sieben Beine erinnern an die sieben transmembranären Domänen der GPCRs. GPCRs dienen außerdem der effektiveren Abtötung der erkannten Erreger.
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
Geh-Proide hat leuchtendes Wegweiser-Dreieck
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
Geh-Proide mit Sauerstoffflasche mit Nadel-Puppe drauf
Die NADPH-Oxidase (auch Phagozytenoxidase) produziert reaktive Sauerstoffspezies (ROS) im Phagolysosom. Diese töten Erreger ab.
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
Geh-Proide: Frühlings-Müll-Elf-Bot erkennt Perlen-Kette
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Rezeptoren von Phagozyten > G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
Geh-Proide: Korallen-Sonde für Zebra-Fisch-Antennen-Proid
Die Späherin wurde bereits durch einen Kompliment-Proiden markiert – den Zebra-Fisch-Proiden mit Antenne, für diesen besitzt der Geh-Proide eine Sonde (passend in Korallenform): Der C5a-Rezeptor erkennt C5a (Zebra-Fisch-Antennen-Proide), dies sind kleine Komplement-Fragmente, sie entstehen beim klassischen und Lektinweg des Komplementsystems.
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Toll-like-Rezeptoren TLR
Troll-ähnliche MER-Bots
TLR dienen bspw. der Abwehr von Infektion der Epithelzellen der Lunge durch Influenzaviren (Virus-Drohnen erinnern an schematische Darstellungen des Influenza-Virus). Übersicht s. [[Abb. 4984]].
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Toll-like-Rezeptoren TLR
Troll-ähnliche MER-Bots aktivieren Feuermelder
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Toll-like-Rezeptoren TLR
Troll-ähnliche MER-Bots hetzen AMPel-Proide auf Virus-Drohne
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Toll-like-Rezeptoren TLR
Troll-ähnliche MER-Bots vor dem Haus oder in Küche
Diverse Zellen exprimieren Toll-like-Rezeptoren. Hierzu zählen Makrophagen, dendritische Zellen, B-Zellen, Stromazellen und bestimmte Epithelzellen.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in der Zellmembran
Troll-Bots als Stühle (4 Stuhlbeine) erkennen Lippen-Sachertorte
Wie so oft ist das aber noch komplizierter. TLR-4 ist mit am besten untersucht. Zwei TLR-4 (-Moleküle) dimerisieren, sprich sie rücken zusammen (zwei Troll-Bots rücken zusammen). Dies setzt eine intrazelluläre Signalkaskade in Gang.
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Extra Info / Trivia
Ein nice-to-know Fakt: Schon 10 LPS-Moleküle pro Zelle reichen aus, um Immunzellen über TLR-4 zu stimulieren.
Damit TLR-4 bakterielle Lipopolysaccharide erkennt, müssen vier Schritte erfolgen. Erstens wird LPS auf ein Lipopolysaccharide bindendes Protein übertragen (LBP), zweitens überträgt das LPS-bindende Protein LBP die LPS auf CD14. Im dritten Schritt überträgt CD14 das Lipopolysaccharid auf MD-2. LPS haben mehrere Fettsäureketten, die mit einer Glykankopfgruppe verknüpft sind. Fünf Fettsäureketten können in die hydrophobe Tasche des MD-2-Proteins binden. Eine weitere Fettsäurekette des LPS bleibt frei. In Schritt vier bindet die freie Fettsäurekette des LPS-Moleküls ein weiteres TLR-4-Molekül – welches auch mit MD2 und LPS beladen ist. TLR-4 dimerisiert also und setzt dann eine intrazelluläre Signalkaskade in Gang.
Ein nice-to-know Fakt: Schon 10 LPS-Moleküle pro Zelle reichen aus, um Immunzellen über TLR-4 zu stimulieren.
Damit TLR-4 bakterielle Lipopolysaccharide erkennt, müssen vier Schritte erfolgen. Erstens wird LPS auf ein Lipopolysaccharide bindendes Protein übertragen (LBP), zweitens überträgt das LPS-bindende Protein LBP die LPS auf CD14. Im dritten Schritt überträgt CD14 das Lipopolysaccharid auf MD-2. LPS haben mehrere Fettsäureketten, die mit einer Glykankopfgruppe verknüpft sind. Fünf Fettsäureketten können in die hydrophobe Tasche des MD-2-Proteins binden. Eine weitere Fettsäurekette des LPS bleibt frei. In Schritt vier bindet die freie Fettsäurekette des LPS-Moleküls ein weiteres TLR-4-Molekül – welches auch mit MD2 und LPS beladen ist. TLR-4 dimerisiert also und setzt dann eine intrazelluläre Signalkaskade in Gang.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in der Zellmembran
Troll-Fisch-Bot erkennt Peitschen-Stücke der Späherin
Bakterielle, prokaryotische Geißeln unterscheiden sich von eukaryotischen Geißeln der Protozoen. Sie bestehen aus Flagellin und sind nicht von der Zellmembran umgeben. TLR-5 erkennt Flagellin.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in der Zellmembran
April-Piranha-Bot, zerstückelt Peitsche → Troll-Fisch
Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa entgeht der Erkennung seiner Flagellen durch TLR-5, indem es AprA hemmt.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in zytoplasmatischen Membranen
Trolle 3, 7,/8 und 9 in getrenntem Kompartiment im Haus (Küche)
Intrazelluläre Vesikel wie die Endosomen oder das endoplasmatische Retikulum haben Membranen und sind in der Zelle lokalisiert. In diesen intrazellulären Membranen des sogenannten vesikulären Systems wurden die Toll-like-Rezeptoren 3, 7, 8 und 9 nachgewiesen.
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in zytoplasmatischen Membranen
Russischer 3-Bein-Troll-Bot erkennt Doppel-Virus-Code
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in zytoplasmatischen Membranen
Russischer Sieb(7)-Brille(8)-Troll-Bot erkennt Einfach-Virus-Code
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Toll-like-Rezeptoren TLR > TLR in zytoplasmatischen Membranen
Dänischer 9er-Kegel-Troll-Bot erkennt Doppel-Code der Virus-Drohne und der Späherin
Bakterien reproduzieren sich durch Teilung, Viren dagegen nutzen unseren Zellapparat – die virale Erbinformation ist daher zwischenzeitlich im Zytoplasma detektierbar. Virale DNA wird von TLR-9 erkannt. Werden Bakterien jedoch abgetötet und zerlegt, ist auch die bakterielle DNA in Vesikeln frei detektierbar – auch sie wird hier von TLR-9 erkannt.
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Weitere Rezeptoren > NLR und NLRP
Not-Licht-MER-Bot erkennt Rüstungsteil der Späherin
NOD steht für Nucleotide-binding oligomerization domain. NOD-like-Rezeptoren verstärken die Entzündungsreaktion und leiten den Zelltod (Apoptose) ein. Sie erkennen Murein (Peptidoglykan) bakterieller Zellwände (Murein-Muster ziert entdecktes Rüstungsteil der Späherin).
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Weitere Rezeptoren > NLR und NLRP
Not-Licht-Power-Proide erkennt Loch im Haus; droht, Haus zu sprengen
Eine Subgruppe von NOD-like-Rezeptoren sind die NLRP-Proteine (Not-Licht-Power-Proide). NLRP-Proteine erkennen zelluläre Schäden und zellulären Stress und leiten die Apoptose, in Form der Pyroptose – dem Feuertod, ein (seine Zündungen brennen und drohen, das Haus im Feuertod zu vernichten).
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Weitere Rezeptoren > RIG-1 & MDA-5
Rikscha-1 und MeDusA-Fisch streitet mit Troll-Bot-3 um Doppel-Code
MDA-5 wird auch Helicard genannt, es ähnelt RIG-I und erkennt virale Doppelstrang-RNA (dsRNA; MeDusA-Fisch-MER-Bot, der mit dem russischen 3-Bein-Troll um die Doppelstrang-Botschaft kämpft). MDA-5 kurbelt die Produktion von Interferon-alpha an. Siehe [[Abb. 4995]].
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Weitere Rezeptoren > RIG-1 & MDA-5
Rikscha-1 streitet mit Troll-Bot-7/8 um Einfach-Geheimcode
RIG-I kann körpereigene und virale Einfachstrang-RNA unterscheiden (RIG-I wie Einfachstrang-RNA; Rikscha-Proide kämpft mit dem russischen 7-Sieb-8ter-Brille-Troll um Einfachstrang-RNA). RIG-I kurbelt die Produktion von Interferon-alpha an. Siehe [[Abb. 4995]].
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Weitere Rezeptoren > RIG-1 & MDA-5
Skorpion mit Stachel (engl. sting) findet DNA-Info aus Truhe und treibt Interferenz-Sohn-Alpaka
Zelluläre DNA befindet sich physiologisch nur im Zellkern (Schatztruhe). DNA von Viren, Bakterien und Protozoen kann auch im Cytoplasma vorkommen. Ein cytoplasmatischer DNA-Erkennungs-Rezeptor ist STING (Stimulator von Interferon Genen, STING; der Stachel-Roboter, ein Skorpion: engl. sting = Stachel). STING stimuliert die Expression des Zytokins Interferon-alpha (IFNɑ). Dies hilft schlussendlich, infizierte Zellen zu eliminieren. Angetreiben durch den STING-Bot schickt der Interferenz-Sohn, der ein Alpaka (Interferon-Alpha) ist, eines der Zyto-Kinder (Zytokine) los, um den Widerstand zu benachrichtigen. Dieser soll das Zellhaus so schnell wie möglich dem Erdboden gleich machen. Seine Flugspur erinnert an Interferenz-Wellen, für Interferon.
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Wo befinden wir uns? - Für unsere Geshichte, die Immun-Saga, befinden wir uns weiterhin ganz am Anfang einer Infektion. Muster-Erkrennungs-Rezeptoren spielen jedoch für den gesamten Zeitraum einer Infektion eine Rolle. Sie können aktiviert werden, solange ihre Zielstrukturen (etwa von Erregern) vorhanden sind. Wichtiger sind sie jedoch am Anfang, wenn es die Erreger (hier die Eindringlinge) zu entdecken gilt. Dann hilft ihre Aktivierung, alle möglichen Prozesse zu verstärken. Dies betrifft etwa die Antigen-Präsentation durch dendritische Zellen oder die Phagozytose durch Makrophagen. Aber auch B-Zellen können durch MERs stimuliert werden, wie wir etwa in Episode 20 zur Aktivierung der B-Zellen erfahren.
Zelluläre Vorkommen von Muster-Erkennungs-Rezeptoren (MERs) - Meditricks Schaubild angepasste Vorlage Zelluläre Vorkommen von Muster-Erkennungs-Rezeptoren (MERs), “Innate Immune System: Cellular Locations of Pattern Recognition Receptors“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
Erkennung von Pathogen-assoziierten Molekularen Mustern PAMPs (Viren, Pilze, Protozoa) - Meditricks Schaubild Erkennung von Pathogen-assoziierten Molekularen Mustern PAMPs (Viren, Pilze, Protozoa), angepasste Vorlage “Recognition of Pathogen-Associated Molecular Patterns (Virus, Fungi, Protozoa)“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
Erkennung von Pathogen-assoziierten molekularen Mustern PAMPs (Bakterien) - Meditricks Schaubild Erkennung von Pathogen-assoziierten molekularen Mustern PAMPs (Bakterien), angepasste Vorlage “Recognition of Pathogen-Associated Molecular Patterns (Bacteria)“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
RIG-I und MDA-5 erkennen virale RNA im Zytosol - Meditricks Schaubild RIG-I und MDA-5 erkennen virale RNA im Zytosol, angepasste Vorlage “RIG-I and MDA-5 Detect Cytosolic Viral RNAs“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
Erkennung von Pilzen und bakteriellen Pathogenen durch C-Typ-Lektinrezeptoren - Meditricks Schaubild Erkennung von Pilzen und bakteriellen Pathogenen durch C-Typ-Lektinrezeptoren, angepasste Vorlage “Recognition of Fungal and Bacterial Pathogens by C-Type Lectin Receptors“, von BioRender.com (2022). Abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates
Meine Notizen
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Episode 3
Trolle sind die Aufklärer des Widerstands
Die Eindringlinge schicken ihre Späher durch die Wälder hinter Somas äußerem Grenzwall, um an geheime Informationen des Widerstands zu kommen. Entsprechend entsendet der Widerstand regelmäßig Patrouillen. Darunter die mächtigen Mechs, die Laufroboter des Widerstands. Sie sollen die Späher erwischen. Malinka ist eine der Mech-Pilotinnen und tritt ihre heutige Patrouille an.
Sanas Logbuch
Solange die Regierung nicht eingreift, ist der Widerstand für die Sicherheit Somas verantwortlich. Um sie zu gewährleisten, brauchen die tapferen Krieger des Widerstands neben ihren eigenen Kräften auch dringend die Kraft der Proiden. Doch wie unterscheiden diese tödlichen AMPel-Proiden bloß, wer Feind ist und wer Freund? Wie verhindern sie, dass die Zivilbevölkerung im Kreuzfeuer stirbt? Vielleicht weiß Malinka ja mehr.
Seid gegrüßt, Somanauten! Die Mission der Kompliment-Proiden ist geglückt!
Ich habe erneut mit Malinka gesprochen – von der Front dringen ansonsten kaum Nachrichten durch. Man munkelt, dass die Eindringlinge sich nicht geschlagen geben und eine neue Offensive vorbereiten! Malinka und ihr Fresszell-Mech machen sich auf, um mehr zu erfahren. Scheinbar hat man ganz in der Nähe Eindringlinge gesichtet. Der Widerstand befürchtet, dass die Eindringlinge das Gelände für die nächste große Offensive auskundschaften. Dem muss Malinka nachgehen.
Bevor Malinka auf Patrouille geht, muss sie ihre MER-Bots warten. Dies sind die Kundschafter-Proiden, die ihr beim Orientieren helfen und die Gegend nach Feinden absuchen. Die MER-Bots erkennen die Eindringlinge anhand ihrer Rüstungen. So werden zivile Opfer effektiv verhindert.
Malinka hat mir angeboten, sie in die Werkstatt zu begleiten. Ich würde so gerne helfen, aber nur Geduld. Es ist bestimmt eine gute Idee, sich bereits vorab mit den MER-Bots vertraut zu machen.
Mögen die Gene mit dir sein!
Hintergrund
Neu in Episode 3 sind die vielen verschiedenen MER-Bots, eine große Familie bildet darin die Klasse der Troll-MER-Bots. Mit dem Interferenz-Sohn Alpaka stellen wir auch ein erstes Zyto-Kind vor.
Episode 3 der Immun-Saga behandelt die Rezeptoren, die unserem Immunsystem dienen, Feinde zu erkennen. Darunter sind auch die Toll-like-Rezeptoren.
Zu jeder Episode gibt es eine eigene Seite aus Sanas Logbuch.
Im Logbuch zu Episode 3 findest du folgende Einträge:
– Querverweise innerhalb der Saga
EPISODE anschauen:
Die eigentliche Immun-Saga: Protagonistin Sana berichtet über die Invasion der Eindringlinge. Sanas Geschichte verbindet alle Teile und vermittelt dabei den Ablauf einer Immunreaktion.
Die Minimalvariante: Schaue die Meditricks zum Immunsystem einzeln an oder in der chronologischen, aufeinander aufbauenden Reihenfolge.
Die Maximalvariante: Entdecke weitere Informationen zu den Geschehnissen auf Soma in Sanas Logbuch. Zusätzlich gibt es das Charakter-Lexikon, Abkürzungsverzeichnis sowie Bonusmaterialien.
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Die eigentliche Immun-Saga: Protagonistin Sana berichtet über die Invasion der Eindringlinge. Sanas Geschichte verbindet alle Teile und vermittelt dabei den Ablauf einer Immunreaktion.
Die Minimalvariante: Schaue die Meditricks zum Immunsystem einzeln an oder in der chronologischen, aufeinander aufbauenden Reihenfolge.
Die Maximalvariante: Entdecke weitere Informationen zu den Geschehnissen auf Soma in Sanas Logbuch. Zusätzlich gibt es das Charakter-Lexikon, Abkürzungsverzeichnis sowie Bonusmaterialien.
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